Keramická ochranná destička z karbidu boru B4C pro ochranu těla

Výkonové vlastnosti keramických desek z karbidu boru

1. Nadměrná tvrdost a odolnost proti opotřebení: Mohsova tvrdost karbidu boru je 9,3, což je na druhém místě hned po diamantu a krychlovém nitridu boru. Jeho mikrotvrdost činí přibližně 50 GPa a jeho odolnost proti opotřebení je výrazně lepší než u běžných kovů a keramických materiálů, jako je oxid hlinitý.

2. Nízká hustota a vysoká pevnost: Hustota je 2,47–2,55 g/cm³, což je výrazně nižší než u oceli a karbidu křemičitého. Pevnost v ohybu dosahuje při pokojové teplotě 300–400 MPa, což znamená kombinaci nízké hmotnosti a konstrukční pevnosti.

3. Odolnost proti vysokým teplotám a oxidaci: Teplota tavení karbidu boru je 2450 ℃ a v inertní atmosféře může stabilně pracovat nad 2000 ℃. Ve vzduchu je oxidační reakce pomalá pod 600 ℃. Při teplotách nad 800 ℃ se na povrchu vytvoří hustá oxidová vrstva B₂O₃, která brání další oxidaci vnitřních materiálů.

4. Schopnost absorpce neutronů: Izotop ¹⁰B obsažený v karbidu boru má vysoký účinný průřez pro absorpci neutronů a po absorpci neutronů nevznikají dlouhodobě radioaktivní produkty. Je to ideální materiál pro stínění a kontrolu neutronů v jaderném průmyslu.

5. Chemická stabilita a elektrické vlastnosti: Při pokojové teplotě karbidové keramické destičky nereagují s kyselinami, zásadami a většinou organických rozpouštědel s výjimkou kyseliny fluorovodíkové. Mají lepší odolnost proti korozi než kovy a běžné keramické materiály a zároveň dobrou elektrickou izolaci.

Výrobní proces karbidu boritých keramických desek

Příprava prášku: Hlavní metody zahrnují metodu karbotermické redukce, přímou syntézu, samovznětlivou syntézu za vysoké teploty (metoda hořečnaté redukce) a metodu chemické depozice z plynné fáze atd. Mezi nimi je karbotermická redukce v současnosti nejdůležitější průmyslovou metodou přípravy díky jednoduché obsluze a nízkým nákladům.

Formování: Lze použít lisování za sucha, gelové vstřikovací lisování, izostatické lisování a další metody. Lisování za sucha spočívá ve smíchání prášku s malým množstvím pojiva, granulaci a následném tvarování v lisovací formě. Gelové vstřikovací lisování zahrnuje smíchání keramického prášku s organickými monomery atd., následné vstříknutí do formy a vyvolání polymerace a vytvrzení monomerů. Izostatické lisování je proces, který využívá schopnost kapalin rovnoměrně přenášet tlak, přičemž na vzorek působí rovnoměrný tlak ze všech směrů, čímž jej tvaruje.

Zašlifování: Běžné metody slinování zahrnují slinování bez tlaku, horké lisování, horké izostatické lisování a slinování jiskrovou plazmou atd. Slinování za horkého lisování je proces slinování materiálů za vysoké teploty a vysokého tlaku, který může produkovat keramické výrobky s vysokou hustotou a vysokou pevností. Proces slinování bez tlaku je jednoduchý a nízkonákladový, ale teplota slinování je vysoká a zrna mají sklon k abnormálnímu růstu.

Aplikační oblasti karbidu boritého keramických desek

V oblasti ochrany a odolnosti proti opotřebení: keramika z karbidu boru má extrémně silnou kovalentní vazebnou strukturu a vynikající vlastnosti, jako je ultra vysoká tvrdost, vysoká pevnost v ohybu, vynikající odolnost proti oxidaci a dobrá odolnost vůči korozi. Jedná se o velmi kvalitní materiály odolné proti nárazu, teplu a opotřebení a jsou také jedním z běžně používaných střelných keramických materiálů. Kromě toho keramika z karbidu boru má silnou schopnost absorpce tepla a extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti, díky čemuž efektivně pohlcuje tepelnou energii střel a brání snadné deformaci pancíře. Mezi několika běžně používanými střelnými keramickými materiály mají desky z karbidu boru nejvyšší tvrdost, ale nejnižší hustotu. Proto byla vždy považována za relativně ideální keramiku pro střelné pancéře. Je klíčovým materiálem pro individuální střelné vesty, pancéřování bojových vozidel a ochranné desky vrtulníků. Při stejné úrovni ochrany se hmotnost vybavení snižuje o více než 50 % ve srovnání s ocelovým pancéřem. Lze ji také vyrábět na průmyslové opotřebené součásti, jako jsou trysky pro pískování a mlecí média, přičemž jejich životnost je 5 až 10krát delší než u běžných kovových nebo korundových keramických dílů.

V jaderném průmyslu: Pro sériovou výrobu karbidu boru je použita pokročilá technologie slinování bez lisování, která se vyznačuje vysokou účinností výroby, flexibilním nastavením keramických parametrů a vysokou čistotou produktů karbidu boru. Naše společnost vyvinula speciální recepturu pro karbid boru určený pro jadernou energetiku. Bez přidávání dalších prvků splňují různé ukazatele slinovaného karbidu boru požadavky jaderného průmyslu, a produkty tak nevyžadují rozsáhlé mechanické opracování. Kromě toho jsme schopni sériově vyrábět jádra ovládacích tyčí z karbidu boru, ochranné koule, stínící desky, ochranné cihly, tenké destičky z karbidu boru a další neutronově pohltivé produkty široce využívané v jaderných reaktorech. Karbid boru, který vyrábíme, efektivně reguluje hustotu neutronů uvnitř reaktoru pro udržení stabilního provozu a současně snižuje riziko unikání záření při zpracování a přepravě jaderného odpadu.

Kromě vojenského a jaderného průmyslu se karbid boritý také široce používá v civilních oblastech, jako jsou střelné skla a nárazově odolná skla.

  
Parametr